纳秒级高压脉冲电源dsp嵌入式控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及DSP控制器，具体涉及一种纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器。
【背景技术】
[0002]脉冲电源是指输出形式为脉冲功率的一种电源。脉冲电源的应用已十分广泛。在军事上，其应用领域包括电磁发射与电磁炮、雷达、卫星推进、受控激光核聚变，等;在工业上，其应用领域包括激光切割、VOC治理、废水治理、静电除尘、臭氧生成、食品保鲜，等;在医学上，其应用领域包括X射线治疗、心脏起搏器和去颤器、结石粉碎等。
[0003]纳秒级脉冲电源最近出现的一种新型脉冲电源，其显著特点是输出脉冲的上升沿陡、脉冲宽度窄。根据脉冲功率技术的基本原理:能量(E)等于功率(P)乘以功率作用时间(t)，S卩:E=Pt;由此可知:当能量一定时，缩短脉冲时间就可以增大功率。所以，纳秒级脉冲电源相对于普通脉冲电源具有更高的瞬时功率，从而在实际应用中更加节能，也具有更好的实际应用效果。
[0004]然而，从控制角度而言，脉冲宽度越窄，脉冲电源的控制难度越高，这主要体现在:脉冲宽度越窄，其对控制精度的要求越高，进而对各部分的抗干扰要求也越高;脉冲宽度越窄，相同能量下其瞬时电流越大，瞬时电流越大其取样信号的失真性越大;脉冲宽度越窄，对故障报警的反应速度要求越高，而且由于干扰较强，误报警的可能性也随之增加。为了解决上述问题，本实用新型提出了一种新型的纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器。
【发明内容】
[0005]本实用新型主要针对现有控制器的控制精度低且存在误报警的问题，发明了一种纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器，解决纳秒级高压脉冲电源的控制、监测、信息反馈、故障处理等问题，增加可靠性;通过对数字量的采集、计算、反馈、调节等步骤进行精确控制，高精度采样信号、高可靠性的反馈回路与快速反应的软件系统一起，提高了故障报警系统的反应速度和可靠性，降低了误报警的可能性。
[0006]本实用新型的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的:一种纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器，与纳秒级高压脉冲电源相连从而完成信号传输和功能控制，由硬件和软件构成，硬件包括控制单元、光电隔离模块、外围模块、电源模块，其特征在于，所述控制单元包括核心控制单元、时钟模块、随机存储器、参数日历模块、EEPROM模块、编程口JTAG，其中外围模块整个硬件系统采用模块化设计，系统简洁，可靠性高。
[0007]所述外围模块，包括三相同步信号检测模块，用于处理三相交流电压信号并产生三相同步信号;三相晶闸管触发模块，用于驱动三相调压电路中的晶闸管从而完成输入调压；IGBT驱动模块，用于驱动脉冲发生电路完成脉冲发生过程;若干路模拟量采集电路;若干路数字量输入电路;若干路数字量输出电路;若干路通讯接口电路。
[0008]上述通讯接口电路与通讯接口硬件中断(属于软件系统)实现控制器的通讯功能，通讯口支持MODBUS通讯协议，实现远距离与上位机通讯连接。
[0009]上述核心控制单元F28335，其时钟频率可达150MHz，具有高速处理能力，使系统实时采集处理数据的能力大大提高。
[0010]上述光电隔离模块，将核心控制单元与外围模块(电路)完全隔离，完全杜绝了外围接口对DSP核心控制单元的干扰，系统抗干扰能力获得极大提高。
[0011]上述三相同步信号检测模块、三相晶闸管触发模块与同步信号硬件中断(属于软件系统)完成对三相晶闸管(纳秒级高压脉冲电源的三相调压电路中的构件)调压控制，同步信号提供三相晶闸管基准时间和时序，三相晶闸管触发电路完成对控制器触发脉冲信号的隔离、转换、输出控制。
[00?2]作为优选，所述模拟量米集电路，包括模拟量光电隔离放大器、三相交流输入电压采集电路、三相交流输入电流采集电路、变压器油温监测电路、IGBT温度检测电路、脉冲功率发生器直流母线电压采集电路、4-20mA模拟量采集电路、输出脉冲峰值电压\电流检测电路。
[0013]上述模拟量采集电路与软件系统的模拟量采集硬件中断配合完成外部模拟量信号的采集，系统根据实时采集的三相交流输入电压、三相交流输入电流、脉冲母线电压、输出脉冲电压峰值、输出脉冲电流峰值、IGBT温度、变压器油温，调节三相晶闸管的导通角以调整输入三相电压，从而完成对脉冲母线电压、输出脉冲峰值电压、输出脉冲峰值电流的调节，实现控制器的闭环控制。电压取样采用RC均压技术，电流取样采用高速霍尔传感器技术，取样信号传输过程全部屏蔽处理，有效提高了采样信号精度。
[0014]作为优选，所述数字量输入电路，包括主回路合闸数字量输入模块、隔离开关合闸数字量输入模块、重瓦斯数字量输入模块、轻瓦斯/低油位数字量输入模块、远程启停数字量输入模块。
[0015]作为优选，所述数字量输出电路，包括设备启停输出模块、报警信号输出模块、故障信号输出模块、运行状态模块。
[0016]作为优选，纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器上还设置有数字量输入输出接口、模拟量采集端口、同步信号输入端口、三相触发信号输出端口、温度采集接口、光纤端口；其中，数字量输入输出接口。
[0017]作为优选，所述IGBT驱动电路包括两级光电隔离电路;采用光纤传输至脉冲功率发生器的IGBT模块(脉冲发生器主要器件是IGBT模块)，降低电磁干扰，保证IGBT驱动信号精度;所述IGBT驱动电路与IGBT触发硬件中断(属于软件)完成对PWM信号的脉宽和频率控制，IGBT驱动电路完成控制PWM触发信号的隔离、转换、输出控制。IGBT驱动信号采用高速光电隔离模块隔离，光纤传输，并与高速核心控制单元F28335配合，有效提高了控制器的控制精度。
[0018]作为优选，所述电源模块，包括DSP控制核心电源、外部接口电路电源，电源模块采用多级隔离电路;为嵌入式控制器的各个功能模块提供独立工作电源，确保系统稳定性，提高系统抗干扰能力。
[0019]所述纳秒级高压脉冲电源DSP嵌入式控制器，其软件系统，包括DSP/B10S操作系统、初始化、异常管理、软件中断管理、参数日历软件中断、数字量I/o软件中断、模拟量采集硬件中断和通讯接口硬件中断。通讯接口硬件中断有COMl通讯中断和COM2通讯中断，从而对通讯接口电路进行管理;COMl通讯中断和COM2通讯中断实现C0M1、C0M2的MODBUS协议通讯，上位机从机功能。模拟量采集中断完成三相输入电压、三相输入电流、变压器油温、IGBT温度、直流母线电压、输出脉冲的峰值电压和峰值电流的采集、计算。系统软件中断，主要由系统周期函数产生一个定时的软件中断；参数日历软件中断主要读取实时时钟信号，刷新控制器日期时间，同时在有参数修改完成时，将运行参数写入EEPROM模块保存；数字量I/O软件中断主要完成数字量输入开关电路的状态扫描、数字量输出开关电路的控制输出；初始化完成程序的控制参数的初始化与DSP/B10S操作系统特殊功能的配置;异常管理:当软件异常时，产生看门狗复位信号，使软件重新开始运行。
[0020]上述软件部分采用模块化设计，有效提高了系统反应速度;故障反馈回路，采用高速光电隔离模块，提高了信号抗干扰能力。
[0021]综上所述，本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0022]本实用新型提供的DSP嵌入式控制器为纳秒级高压脉冲电源解决控制、监测、信息反馈、故障处理等问题，提高可靠性;本实用新型通过对输出电压、输出电流等模拟量的采集，转换成4_20mA模拟量输入模拟量采集电路(模块)，经过计算输出PTOi信号，从而